Cewki indukcyjne - do czego służą? [Zamknięte]

Kiedy rzeczywiście stosuje się cewki indukcyjne? Czytałem, że elementy są zazwyczaj dość trudne do wprowadzenia do obwodów, biorąc pod uwagę ich właściwości fizyczne. Czytałem również, że jeśli cewki indukcyjne są umieszczone w obwodach, istnieje metoda implementacji, która faktycznie umieszcza je płasko i cewki wokół siebie na płaszczyźnie, ale najwyraźniej nie jest to zbyt powszechne.

Widziałem cewki indukcyjne używane w kilku aplikacjach bezprzewodowych, ale niewiele więcej. Wiem, że induktory mogą być stosowane w filtrach, ale kondensatory, które są znacznie bardziej precyzyjne i łatwo dostępne, mogą być również stosowane.

W skrócie, jakie są dławiki naprawdę wykorzystywane do ?

Dobre pytanie ... jednym z powszechnych zastosowań jest filtr. Kondensator łatwo przepuszcza sygnał wysokiej częstotliwości, ale jest odporny na sygnały niskiej częstotliwości. Podczas gdy cewka robi coś przeciwnego: łatwo przepuszcza niską częstotliwość i przeszkadza wysokiej częstotliwości. W rzeczywistości w większości obudów głośników znajduje się induktor zastosowany na głośniku niskotonowym, który przekazuje energię niskiej częstotliwości do głośnika niskotonowego, podczas gdy kondensator jest używany z głośnikiem wysokotonowym, aby przekazać energię wysokiej częstotliwości do głośnika wysokotonowego.

Powodem użycia cewki indukcyjnej jest to, że nie „zużywa” ona ani nie „marnuje” energii o wysokiej częstotliwości, po prostu blokuje jej przejście, aby energia mogła następnie przejść przez kondensator do głośnika wysokotonowego.

Zasadniczo zachowanie cewki indukcyjnej jest podwójne w stosunku do kondensatora, więc większość funkcji, które wymagają jednej, można zrealizować za pomocą drugiej, ale w innym układzie. Ale to nie zawsze jest prawdą. Na przykład, jeśli chcesz odbierać energię o niskiej częstotliwości, możesz włożyć rezystor, a następnie kondensator do uziemienia. Energia o wysokiej częstotliwości zostanie „zwarta” przez kondensator i zrzuci większość napięcia na rezystor (co zamienia sygnał wysokiej częstotliwości w ciepło), pozostawiając bardzo małą amplitudę na kondensatorze. Działa to dobrze, jeśli potrzebujesz tylko informacji, więc możesz marnować energię wysokiej częstotliwości .. ale w przypadku głośników włożenie tej dużej energii do zestawu głośników wymagało dużo pracy, więc potrzebujesz sposobu na filtrowanie bez utraty energii!

To pokazuje zasadniczą różnicę między rezystorami a kondensatorami i cewkami. Rezystory zamieniają napięcie na nich razy prąd przez nie w ciepło. Ale kondensatory i cewki indukcyjne nie! Idealne wersje nie przetwarzają żadnej energii elektrycznej na ciepło. Chociaż rzeczywiste przekształcają pewien procent napięcia na nich razy prąd przez nie w ciepło - odsetek ten zmienia się wraz z częstotliwością napięcia / prądu.

Innym powszechnym zastosowaniem cewek jest oscylator. Wyobraź sobie cewkę i kondensator połączone ze sobą na obu końcach - istnieje pewna częstotliwość, przy której oba opierają się dokładnie takiej samej ilości! To się nazywa częstotliwość rezonansowa kombinacji. Okazuje się, że po uruchomieniu napięcie kondensatora zmusza prąd do płynięcia w cewce, dopóki napięcie nie osiągnie zera - ale teraz cewka chce, aby prąd ten płynął dalej, więc to robi i kończy ładowanie kondensatora , ale w przeciwieństwie do wcześniejszego napięcia. Kiedy prąd osiągnie zero, kondensator zaczyna wymuszać przepływ prądu i narasta ... ale w przeciwnym kierunku niż poprzednio ... i to samo się powtarza ...

Gdyby cewka indukcyjna i kondensator były idealne, to trwałoby to wiecznie ... ale obaj tracą trochę energii, zamieniają się w ciepło ... więc napięcia i prądy są mniejsze przy każdym powtórzeniu ... wszystko, co jest potrzebne, aby zrobić oscylator, to sposób na uzupełnienie utraconej energii po każdym cyklu.

Trzecie powszechne zastosowanie to urządzenie do magazynowania energii, zwłaszcza w przełączaniu zasilaczy. W takim przypadku funkcją zasilacza prądu stałego jest dostarczanie ciągłego prądu. Ma także funkcję przechodzenia między źródłem napięcia wejściowego a napięciem wyjściowym zasilającym. Tak więc fakt, że blokuje on wysoką częstotliwość, może wyglądać następująco: gdy napięcie na nim nagle zmienia się, prąd przez niego nie zmienia się, a raczej prąd zaczyna się zmieniać. Tak więc, jeśli bardzo szybko zmienisz napięcie na bardzo wysokie, a następnie zero, a następnie bardzo wysokie, a następnie zero, prąd zacznie rosnąć, a następnie zacznie spadać, ale dopóki pozostawisz tylko jedno z dwóch napięć na bardzo w krótkim czasie prąd nie zmieni się wcale w żadnym kierunku. Jeśli pozostawisz go na wysokim poziomie w tym samym okresie, co pozostawisz na niskim poziomie, wtedy prąd uśredni się i pozostanie stabilny. Jeżeli prąd ten odpowiada prądowi pobieranemu z zasilacza, wówczas napięcie wyjściowe zasilacza pozostanie stałe. Teraz wyobraź sobie, że wysokie napięcie pozostawia trochę dłużej niż ziemię - prąd będzie wzrastał powoli, w trakcie wielu powtórzeń ... i odwrotnie. Jeśli obciążenie nadal pobiera ten sam prąd, wówczas napięcie wyjściowe zasilacza powoli wzrośnie, ponieważ dodatkowy prąd ładuje kondensator między wyjściem a masą. W ten sposób zasilacz impulsowy wykorzystuje cewkę do zmiany dużego napięcia wejściowego na mniejsze napięcie wyjściowe. Istnieje obwód, który wykrywa napięcie wyjściowe i porównuje je z pożądanym napięciem oraz dostosowuje czas, w którym cewka indukcyjna otrzymuje wysokie napięcie wejściowe w stosunku do masy,

Są to jedyne trzy powszechne zastosowania ... ale niektóre egzotyczne obwody w dziwny sposób wykorzystują funkcję przenoszenia cewki indukcyjnej (na przykład w starszym radarach jako część obwodu sterującego, aby zablokować wychodzącą energię z wysadzenia wrażliwego odbiornika ). Zobacz także „żyrator”, który może sprawić, że kondensator będzie wyglądał jak obwód cewki indukcyjnej (i odwrotnie)!

Energia zmagazynowana w kondensatorze wychodzi ponownie w przeciwnym kierunku, w którym się skierowała.

Energia zmagazynowana w cewce wychodzi w tym samym kierunku, w którym się pojawiła.

Pozwala to budować obwody rezonansowe LC, w których enegia krąży między kondensatorem a cewką o określonej częstotliwości: jest to tradycyjna podstawa obwodu odbiornika radiowego.

Filtry LC mogą tracić mniej energii z przekazywanego sygnału niż filtry RC.

Można również budować prawie bezstratne przetworniki „wzmocnienia” i „buck” konwersji napięcia zasilającego, wysyłając impulsy prądu do cewki indukcyjnej, skutecznie filtrując ją do określonej docelowej wartości prądu stałego.

Rozważmy także te urządzenia, które do działania wykorzystują cewkę indukcyjną (cewkę z drutu). Jestem pewien, że musiałeś już to widzieć.

Przekaźniki, elektromagnesy, głośniki (w tym słuchawki), mikrofony z ruchomą cewką, transformatory, elektromagnesy, silniki i in.

Tylko kilka przykładów.

Rozważ ten uproszczony regulator przełączania:

Fala kwadratowa zastosowana do MOSFET Q1 tnie Vin na falę kwadratową i stosuje ją do filtra L1-C1. (D1 blokuje napięcie cewki indukcyjnej w czasie wyłączenia Q1, zapobiegając nadmiernemu ujemnemu wpływowi węzła przełączającego w stosunku do mocy wyjściowej). Średnia tej fali prostokątnej będzie energią dostarczoną do obciążenia, ale większość obciążeń nie jak pulsujący prąd stały z ostrymi krawędziami. Cewka indukcyjna spowalnia tempo wzrostu prądu do znacznie niższej wartości i gromadzi energię tak, że gdy przełącznik jest wyłączony, pozyskuje energię do kondensatora i obciążenia. Kondensator widzi kontrolowany prąd ładowania przez cały czas, niezależnie od stanu Q1, dzięki czemu wyjście jest bliskie zbliżeniu do prądu stałego (bardzo mały trójkątny sygnał prądu przemiennego poruszający się po sygnale prądu stałego).

Jest to kombinacja filtrowania prądu (zapewnianego przez cewkę indukcyjną) oraz filtrowania napięcia (zapewnianego przez kondensator), który przekształca falę prostokątną w rozsądną moc wyjściową prądu stałego. Bez induktora kontrolującego szybkość ładowania i rozładowania C1, wyjście nie byłoby odmienne od wejściowego sygnału fali prostokątnej regulatora, z dużym prądem pobieranym, gdy kondensator gwałtownie ładuje się do Vin, gdy Q1 jest włączony, i szybkie rozładowanie, gdy Q1 jest wyłączony, ponieważ nie ma źródła prądu pomagającego utrzymać napięcie na C1.

Za każdym razem, gdy chcesz połączyć dwa węzły o różnych napięciach, musisz jakoś ograniczyć prąd, w przeciwnym razie otrzymasz ogromne skoki. Cewki indukcyjne ograniczają przepływ prądu bez jego spalania (w większości) jako ciepła, tak jak zrobiłby to rezystor. Zasadniczo zamiast krótkotrwałego impulsu prądu uzyskuje się taki sam średni prąd rozłożony na dłuższy czas. Obniża to RMS całego transferu mocy, zmniejszając straty ciepła i zakłócenia EMI / RFI.

Typowe zastosowania tego są zasilacze , w tym konwerterów DC / DC , przetwornic AC / DC , konwerterów AC / AC i konwerterów DC / AC . Zasadniczo, za każdym razem, gdy chcesz przekształcić z jednego napięcia na drugie, ryzykujesz wystąpieniem dużych skoków prądu podczas wykonywania połączenia. Cewki indukcyjne ograniczają przepływ prądu, eliminując te impulsy.

Dławiki są również przydatne w przypadku filtrów nieprzewidywalnych sygnałów, aby zapobiec nieprzewidzianym skokom prądu wpływającym na sprzęt. Ten rodzaj induktora jest również dostępny w wielu rozmiarach, w zależności od potrzeb.

Cewki indukcyjne są używane w prostych słowach

1. Indukowane pole elektromagnetyczne (dla generatorów, odwrotnych źródeł zasilania, transformatorów) ..
2. Magnetyzm

Głównym celem jest indukcyjność, tj. Magnetyzm, a zatem rdzeń jest zmienny. Musisz spojrzeć na to z fizyki, odpowiedź wpatruje się w ciebie. Elektronika jest jedynie jej aplikacją.